IGBT在逆变器
和变频电源中的应用
IGBT,又称绝缘栅双极晶体管,是由BJT和金属氧化物半导体组成的复合全控制电压驱动功率半导体器件,兼有金属氧化物半导体场效应晶体管的高输入阻抗和GTR的低导通压降的优点。GTR饱和电压降低,载流密度高,但驱动电流大,MOSFET驱动功率小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小;IGBT结合了上述两种器件的优点,驱动功率低,饱和电压低。
变频电源通过交流-DC-交流转换将市电交流电源转换为纯正弦波,输出频率和电压可在一定范围内调节。它不同于用于电机调速的变频调速器,也不同于普通的交流稳压电源。理想的交流电源具有频率稳定、电压稳定、内阻为零、电压波形为纯正弦波的特点。变频电源非常接近理想的交流电源。先进的发达国家越来越多地使用变频电源作为标准电源,为电器提供最佳的供电环境,并便于对其技术性能进行客观评估。IGBT是变频电源中最核心、最重要的部件之一,在室内发挥着重要的作用。
IGBT在变频电源中起着重要的作用。与其他电力电子器件相比,IGBT具有可靠性高、驱动简单、易保护、无缓冲电路、开关频率高等特点。研制了高压、大电流、高频率的高压IGBT,并应用于变频电源,获得不同频率的电流。
IGBT的开关功能是通过施加正向栅极电压向PNP晶体管提供栅极电流。
以导通IGBT来形成沟道。施加反向栅极电压以消除沟道,切断基极电流并关闭IGBT。IGBT的驱动方法与金属氧化物半导体场效应晶体管基本相同,只需要控制输入的N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管,因此它具有高输入阻抗特性。
IGBT在变频器中的应用逆变器是一种将直流电能(电池、蓄电池)转换成交流电(220伏、50赫兹正弦波)的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。广泛用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、影碟机、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱、录像机、、风扇、照明等。
一般来说,工业上使用了大量的阻断电压为1200伏的IGBT装置,但是对于城市轨道车辆的600伏和750伏电网电压,在城市电网电压之下施加具有该电压水平的IGBT阻断电压是不够的。为了在这种网压下使用,必须使用特殊电路。对于城轨车辆使用的压网型,开发了750伏电网用1.7千伏igbt和1500伏电网用3.3千伏IGBT。
作为新型功率半导体器件的主流,IGBT已广泛应用于工业、通信、计算机、消费电子、汽车电子、航空航天、国防和军事工业等传统行业,以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴行业。
IGBT模块在电动汽车中起着至关重要的作用,是电动汽车和充电桩等设备的核心技术部件。IGBT模块占电动汽车成本的近10%,充电桩成本的约20%。IGBT主要应用于电动汽车领域的以下几个方面,如电控系统、大功率DC/交流变频驱动汽车电机、车载空调控制系统、小功率DC/交流逆变器等。
原文始发于微信公众号(青岛佳恩半导体有限公司):IGBT在逆变器和变频电源中的应用
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